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Unidade de Aprendizagem: 3 
 
Disciplina: Tópicos em Engenharia Química 
Período: 10° 
Docente: Ana Elisa Achiles 
Turma: - Semestre: 2021/2 
 
PESQUISA BIBLIOGRÁFICA ORIENTADA 
 
 
PESQUISA SOBRE CICLOS TERMODINÂMICOS DE POTÊNCIA 
 
Tópicos de Pesquisa: 
 
TÓPICO 01: O que são ciclos termodinâmicos de potência? Explique os fundamentos do ciclo de 
Rankine Ideal: seu princípio de funcionamento e cada etapa do processo. 
 
Ciclos termodinâmicos de potência são aqueles que fornecem uma transferência líquida de energia 
sob a forma de trabalho. O desempenho ou eficiência de um sistema de potência pode ser descrito em 
termos da extensão na qual a energia adicionada por calor é convertida em trabalho líquido. 
O ciclo Rankine é o ciclo mais simples de potência a vapor, sendo sua característica mais relevante 
a necessidade de fornecer a bomba pouco trabalho a fim de se obter água a alta pressão na caldeira, 
comparado ao trabalho obtido na turbina. Uma desvantagem é que a turbina normalmente trabalha 
com fluido bifásico, o que pode danificá-la. 
O ciclo de Rankine Ideal não envolve irreversibilidades internas sendo composto de quatro processos: 
 1-2: Compressão isentrópica (adiabática reversível) em uma bomba. Até a região de líquido 
comprimido. 
 2-3: Transferência de calor para o fluido de trabalho a pressão constante em uma caldeira. 
 3-4: Expansão isentrópica (adiabática reversível) do fluido de trabalho através de uma turbina 
na condição de vapor saturado ou vapor superaquecido até a pressão do condensador. 
 4-1: Transferência de calor do fluido de trabalho a pressão constante em um condensador 
chegando a líquido saturado. 
 
TÓPICO 02: Pesquise sobre como é o Diagrama Temperatura versus Entropia para o Ciclo de 
Rankine Ideal. 
O Ciclo Rankine é similar ao Ciclo de Carnot, pois quando se observa a eficiência de uma turbina, 
o diagrama TS assemelha-se ao ciclo de Carnot. As temperaturas de entrada oferecem uma eficiência 
teórica máxima de Carnot para a turbina a vapor isolada de cerca de 63,8% comparado com uma 
eficiência térmica global real de até 42% para uma moderna estação de energia a carvão. Esta baixa 
temperatura de entrada na turbina a vapor (comparado com uma turbina a gás) é o motivo pelo qual 
o ciclo de Rankine (vapor) é frequentemente usado como um ciclo de fundo para recuperar o calor 
rejeitado de outra forma em centrais de turbinas a gás de ciclo combinado. 
A diferença principal está na adição de uma caldeira e ausência de um condensador nos processos 
isobáricos no ciclo Rankine e nos processos isotérmicos na teoria do Ciclo Carnot. 
 
TÓPICO 03: Defina os seguintes estados termodinâmicos: líquido comprimido, líquido saturado, 
vapor saturado, vapor superaquecido. 
 Liquido comprimido é o nome que se dá a qualquer líquido que se encontra a uma 
determinada pressão e temperatura e que nessas condições encontra-se em estado líquido. 
 Liquido saturado é aquele que está numa determinada temperatura e pressão eminente de 
iniciar a transformação para o estado vapor. 
 Vapor saturado (seco) é produzido quando água é aquecida até o ponto de ebulição 
(aquecimento sensível) e então vaporizada com calor adicional (aquecimento latente). 
 Vapor superaquecido é criado através do aquecimento adicional sobre o vapor úmido ou 
saturado, acima do ponto de vapor saturado. 
 
TÓPICO 04: O que é e como se calcula a eficiência térmica de um ciclo de potência. 
Definindo-se o rendimento de uma máquina térmica como o quociente entre trabalho produzido e o 
calor gasto, concluímos que o seu valor nunca pode ser igual a 100%. Supondo que ela seja aplicada 
a uma máquina que transforma calor em trabalho este é representado por Ws e o trabalho We pode 
ser o de uma bomba necessária para o funcionamento do sistema. O trabalho efetivo produzido pelo 
sistema é Ws – We. Da equação Qe + We = Qs + Ws, vem que: 
Ws – We = Qe – Qs. 
 
Isso indica que o trabalho efetivo produzido pela máquina é menor que o calor Q1, gasto, isto é: 
We – Ws < Qe. 
Nota que a eficiência térmica é sempre menor que a unidade, ou seja, não se pode transformar todo 
calor em trabalho, a mesma expressão é válida em termo de potência e taxa de calor. 
TÓPICO 5: Fale um pouco sobre ciclos de Rankine orgânicos e compara com o ciclo de Rankine 
tradicional. 
O ciclo Rankine Orgânico (ORC) é um processo que converte energia térmica em trabalho útil através 
da transferência de calor de um meio de alta temperatura para um meio de baixa temperatura. Um 
ciclo orgânico Rankine ou ORC é um processo de Rankine com um solvente orgânico, como propano, 
isobutano, isopentano ou amônia, em vez de vapor. Uma turbina é frequentemente usada para isso. 
Como um solvente orgânico tem um ponto de ebulição menor do que a água, o ciclo orgânico de 
Rankine permite que a energia seja extraída de uma temperatura mais baixa até 100 ° C. Portanto, 
este ciclo é particularmente adequado para o uso de calor residual. O princípio de funcionamento do 
ciclo orgânico de Rankine é o mesmo do ciclo de Rankine: o fluido de trabalho é bombeado para uma 
caldeira, onde evapora, passa por um dispositivo de expansão (turbina ou outro expansor) e, em 
seguida, um trocador de calor do condensador, onde finalmente se condensa novamente. No ciclo 
ideal descrito modelo teórico do motor, expansão isentrópica e processos termodinâmicos de 
evaporação e condensação isobárica. Em um ciclo real, a presença de irreversibilidade reduz a 
eficiência do ciclo. Essas irreversibilidades ocorrem principalmente durante a expansão e nos 
trocadores de calor. 
Já o ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico composto por duas transformações isoentricas e duas 
isobares. Sua finalidade é transformar calor em trabalho. É a base do design de motores a vapor de 
qualquer tipo, este ciclo é geralmente adotado principalmente em usinas termelétricas para a produção 
de energia elétrica e utiliza água como fluido motor, seja na forma líquida ou na forma de vapor ou 
gás, com a chamada turbina a vapor. Para este uso, a água é desmineralizada e desgaseificada 
adequadamente.